Хімія. 9 клас. Лашевська

§ 30. Поширення вуглеводнів у природі. Природний газ, нафта, кам'яне вугілля - природні джерела вуглеводнів

Після опрацювання параграфа ви зможете:

• описати поширення вуглеводнів у природі;
• назвати найважливіші природні джерела вуглеводнів;
• навести приклади застосування вуглеводнів.

Природні джерела вуглеводнів, відомі вам з курсу географії, легко пригадати за схемою (рис. 30.1). Природний і супутній нафтовий гази, нафта, кам’яне вугілля - найважливіші природні джерела вуглеводневої сировини. З неї за допомогою органічного синтезу одержують найрізноманітніші органічні сполуки.

Рис. 30.1. Природні джерела вуглеводнів

Зауважимо: вуглеводнева сировина - вичерпний природний ресурс.

Природний газ - суміш, що утворилася в земних надрах унаслідок низки різноманітних хімічних реакцій¹. Виходи природного газу на поверхню відомі людству з давніх-давен.

¹ Існують дві протилежні версії походження покладів нафти і газу: неорганічна та органічна. Є вагомі аргументи на користь кожної з них. Компоненти нафти й газу могли утворитися як з решток відмерлих рослин і мікроорганізмів, так і з неорганічних сполук за високої температури та тиску у верхніх шарах мантії в надрах Землі.

Цікаво і пізнавально

Величезні поклади природного газу накопичено в осадових відкладеннях літосфери. У другій половині минулого століття науковці Російського державного університету нафти і газу імені І. М. Губкіна виявили природні газогідрати (газові клатрати). Це сполуки метану з водою, зовні схожі на підталий лід. Згодом відкрили величезні поклади природного газу в цьому стані як на суходолі під землею, так і неглибоко під морським дном.

Природний газ добувають із земельних надр за допомогою свердловин. Він виходить звідти внаслідок значної відмінності між атмосферним тиском і тиском у газоносному пласті (де тиск вищий?). У природному газі масова частка метану сягає 98 %. Решту становлять етан, пропан, бутан, водень, гідроген сульфід, карбон(ІV) оксид, азот, гелій, аргон, водяна пара (запишіть хімічні формули цих речовин).

Цікаво і пізнавально

ПАТ «Укргазвидобування» - головна компанія з видобування природного газу й газового конденсату в Україні. З початку 2017 р. видобуток природного газу становив 4 936,399 млн м³, що на 18,024 млн м³ перевищило планові показники.

Уже в XIX ст. природний газ використовували в перших світлофорах, вулиці й помешкання освітлювали газовими лампами. У середині минулого століття в Інституті газу НАН України група науковців і технологів під керівництвом академіка М. М. Доброхотова виконала роботи з використання природного газу для інтенсифікації сталеплавильного виробництва. Природний газ і дотепер широко використовують як висококалорійне екологічно чисте паливо.

Цікаво і пізнавально

Перший в Україні газовий завод для освітлення вулиць запрацював 1858 р. у Львові. Вісім років потому газові ліхтарі засвітили в Одесі, 1871 р. - у Харкові. 2 листопада 1872 р. вулиці Києва також почали регулярно освітлювати газовими ліхтарями. Газ підвели до пам’ятника св. Володимиру. Хрест, що сяяв над містом, був дороговказом для мандрівників.

Водночас у хімічній промисловості природний газ - сировина для отримання органічних речовин і матеріалів на їхній основі, наприклад пластмас.

Супутній нафтовий газ розчинений у нафті й виділяється з неї внаслідок зниження тиску під час підйому на земну поверхню. У газонафтових родовищах нафта масою 1 т містить супутній газ об’ємом близько 30-300 м³. Склад супутнього нафтового газу відрізняється від складу природного газу меншим умістом метану, підвищеним умістом етану, пропану тощо (запишіть структурні формули цих речовин) і алканів з більшою молекулярною масою.

Можливості використання супутнього газу значно ширші, ніж природного. Адже, крім метану, він містить багато інших вуглеводнів, тому хімічною переробкою із супутнього нафтового газу можна добути більше різноманітних органічних сполук.

Цікаво і пізнавально

З 1997 р. Україна є Стороною Рамкової конвенції ООН про зміну клімату, а з 2004 р. - Стороною Кіотського протоколу, які визначають систему заходів, спрямованих на стабілізацію концентрації парникових газів з метою уникнення небезпечного антропогенного впливу на кліматичну систему.

Нафта (від грец. ναφθα - спалахувати, займатися) - корисна копалина, горюча оліїста рідина, поширена в осадовій оболонці Землі. У її складі виявлено понад 1000 органічних і неорганічних речовин. Це багатокомпонентна суміш, головний складник якої - вуглеводні. Також до складу нафти входять оксигено-, нітрогено- і сульфуровмісні сполуки.

Властивості нафти - колір, густина, в’язкість, температура тверднення, запах тощо - залежать від її складу. Тож зразки нафти з різних родовищ можуть істотно відрізнятися один від одного. Наприклад, колір нафти в тонкому шарі зумовлений кількістю асфальтово-смолистих речовин і може набувати відтінків від жовтуватого до темно-коричневого аж до чорного. Густина нафти менша за густину води, вона не розчиняється в ній, тож нафта спливає на поверхню. Однак емульсія нафти з водою досить стійка, це призводить до чималих фінансових утрат через ускладнення транспортування трубопроводом і забруднення довкілля стічними водами нафтопромислів.

У нафті, що виходить з пласта, є завислі частинки гірських порід, вода, розчинені солі та гази. Ці домішки спричиняють корозію устаткування й неабиякі складнощі в транспортуванні та переробленні нафтової сировини. Тому із сирої нафти видаляють воду, механічні домішки, солі та осад твердих вуглеводнів. Також відокремлюють супутній газ і найбільш леткі компоненти нафти. Якщо цього не зробити заздалегідь, цінну сировину буде втрачено на шляху до нафтопереробного заводу. Докладніше про переробку нафти буде в наступному параграфі.

Кам’яне вугілля - осадова гірська порода, продукт глибокого розкладання решток рослин: деревоподібних папоротей, хвощів і плаунів, перших голонасінних. За хімічним складом кам’яне вугілля є сумішшю високомолекулярних сполук з високим умістом Карбону. Також у вугіллі містяться вода й інші неорганічні речовини.

Хоча нині основним джерелом органічної сировини є нафта, обмеженість її світових запасів і постійне зростання вартості видобутку спонукають до створення нових технологій хімічної переробки альтернативної органічної сировини. Вугілля, світові запаси якого істотно більші порівняно з нафтою та газом, фахівці та фахівчині вважають перспективною сировиною для виробництва моторних палив і продуктів органічного синтезу.

Отже, використання кам’яного вугілля може задовольнити глобальний попит на таку необхідну в сучасному високотехнологізованому світі енергію. Метою більшості процесів хімічної переробки вугілля є його перетворення на низькомолекулярні органічні продукти внаслідок термічного оброблення та під дією різних реагентів.

Цікаво і пізнавально

Підземна газифікація вугілля - фізико-хімічний процес перетворення вугілля на горючий газуватий енергоносій (CO, СН₄, Н₂ тощо) безпосередньо в земних надрах. Ідея підземної газифікації належить Д. І. Менделєєву. Перша у світі промислова станція підземної газифікації вугілля стала до ладу 1937 р. в Горлівці (Донбас).

Ви пересвідчилися, що нафта, природний газ і кам’яне вугілля - це не лише паливо, а й цінна сировина для хімічної промисловості. Про деякі оксигеновмісні органічні речовини, які одержують шляхом хімічних перетворень вуглеводневої сировини, ви дізнаєтеся з наступних параграфів.

ПРО ГОЛОВНЕ

• Найважливіші природні джерела вуглеводневої сировини - природний і супутній нафтовий гази, нафта, кам’яне вугілля.

• З вуглеводневої сировини за допомогою органічного синтезу одержують найрізноманітніші органічні сполуки.

• Природний і супутній нафтові гази, нафта та кам’яне вугілля - не лише паливо, а, передусім, цінна хімічна сировина.

Перевірте себе

1. Які найважливіші джерела природної вуглеводневої сировини?

Застосуйте свої знання й уміння

2. Порівняйте за складом природний і супутній нафтовий гази.

Творча майстерня

3. Підготуйте повідомлення про природні джерела вуглеводнів в Україні.

Дізнайтеся більше

• http://24tv.ua/zrobleno_v_ukrayini_borislav__ukrayinske_misto_de_nafta_bila_fontanami_n560940
• http://24tv.ua/ru/sdelano_v_ukraine_borislav__ukrainskij_gorod_gde_neft_bila_fontanami_n560947
• http://energetika.in.ua/ua/books/book-1/part-2/section-8/8-6
• http://ugv.com.ua